Chlorowany Polichlorek Winylu (PVC-C): Właściwości Wytrzymałościowe i Zginanie
- Szczegóły
Tworzywami sztucznymi zwykło się nazywać materiały, których podstawowymi składnikami są związki organiczne wielkocząsteczkowe (polimery).
W przypadku gdy w powyższych reakcjach bierze udział tylko jeden rodzaj monomeru, powstały polimer określa się mianem HOMOPOLIMERU.
Początki przemysłu tworzyw sztucznych sięgają połowy XIX wieku kiedy to w 1862 roku angielski chemik Aleksander Parkes wyprodukował tworzywo zwane PARKESIANEM, będące formą nitryfikowanej celulozy.
Dwa lata później tworzywo to w ulepszonej przez Johna Hyatta postaci zaczyna być masowo wytwarzane pod zmienioną nazwą CELULOID, szybko znajdując szereg zastosowań (min.
Pierwszy całkowicie syntetyczny polimer jest dziełem Belga Leo Baekelanda.
Przeczytaj także: Właściwości Super Chlorowanego Lateksu
W 1908 roku na bazie fenolu i formaldehydu stworzył on syntetyk o doskonałych właściwościach izolacyjnych.
Od imienia twórcy zostaje nazwany BAKELITEM znajdując szybko zastosowanie w przemyśle elektrycznym do produkcji wtyczek, złączek, gniazd etc.
Prawdziwy rozwój przemysłu tworzyw sztucznych zaczął się jednak dopiero w latach 20-tych i 30-tych XX wieku dzięki odkryciom niemieckiego chemika Hermana Staudingera.
Opisał on zjawisko łączenia się cząsteczek monomerów w polimery w wyniku czego powstają zupełnie nowe substancje.
Spośród tworzyw sztucznych wykorzystywanych w instalacjach sanitarnych za najstarszy uważa się polichlorek winylu (PVC), którego produkcję rozpoczęto już w latach 30-tych (1935).
Przeczytaj także: Zastosowanie chlorowanych dezynfektantów
Polimery w czystej postaci mają w technice bardzo ograniczone zastosowanie.
O wiele częściej spotyka się ich modyfikacje uzyskane na drodze chemicznej lub fizyko-chemicznej, o cechach istotnych z praktycznego punktu widzenia.
Modyfikowanie materiału PVC, PE i PP pozwoliło na otrzymanie zupełnie nowych jakościowo rur o znacznie większej wytrzymałości i trwałości przy jednoczesnej oszczędności materiału (mniejsza grubość ścianek rur).
Substancje modyfikujące wpływają najczęściej na zmianę określonej cechy materiału, dlatego w procesie produkcyjnym stosuje się kilka różnych modyfikatorów w połączeniu z polimerem właściwym.
Wszystkie powyższe związki wpływają na zmianę jakości tworzywa na drodze chemicznej.
Przeczytaj także: Bezpieczeństwo chlorowania alkanów
W praktyce uzyskanie materiału o nowych cechach można też uzyskać na drodze fizycznej przy pomocy wysokiego ciśnienia stanu nieważkości lub promieniowania.
Właściwości Wytrzymałościowe Rur PVC-C
Rury z tworzyw sztucznych łączone w sposób trwały (klejenie, zgrzewanie) mają bardzo wysoką odporność na ciśnienie, w tym na uderzenia hydrauliczne.
Chwilowy wzrost ciśnienia ponad 40 barów nie jest dla rury PVC-C żadnym zagrożeniem.
W dłuższym okresie czasu odporność ta spada z uwagi na starzenie się materiału, dlatego miarodajnym wskaźnikiem wytrzymałości rur jest ich szereg ciśnieniowy np. PN 10, PN 20 … .
Wskaźnik ten określa minimalną wytrzymałość przewodów przy pracy ciągłej w temperaturze 20 °C po okresie 50 lat w barach.
Wytrzymałość na ciśnienie tworzyw termoplastycznych znacznie obniża się wraz ze wzrostem temperatury.
W wysokiej temperaturze wzrastają odległości między wiązaniami chemicznymi wskutek czego obniża się ich trwałość.
Graniczną temperaturą dla tworzyw z termostabilizatorami, w której zachowują one ciągłość swoich właściwości jest temperatura 70-95 °C.
Powyżej +95 °C wytrzymałość na ciśnienie lub uderzenia hydrauliczne obniża się w sposób nieproporcjonalny (następuje załamanie wykresów wytrzymałościowych dla większości tworzyw).
Producenci rur podają zawsze graniczną temperature stosowania danego materiału.
Temperatura ta może wynosić nawet >100 °C.
Pamiętajmy jednak, że tworzywo może pracować w tak niekorzystnych warunkach tylko przez krótki okres czasu nie przekraczający na ogół kilku godzin lub wręcz kilku minut.
Należy więc traktować takie temperatury jako sytuacje awaryjne występujące sporadycznie.
Przepisy bezpieczeństwa dopuszczają występowanie awaryjnych temperatur w instalacji z tworzyw sztucznych w przeciągu krótkiego okresu czasu, przy czym ich wysokość nie może przekraczać maksymalnych wartości podanych przez producenta rur.
Tworzywa sztuczne w przeciwieństwie do stali i miedzi są odporne na korozję nie wchodząc z wodą instalacyjną w żadne reakcje chemiczne.
Wyjątkiem są instalacje z polipropylenu PP 3, dla których ogranicza się zawartość w wodzie jonów miedzi.
Odporność tworzyw sztucznych na erozję jest znacznie większa od innych materiałów instalacyjnych.
Ścieralność rur tworzywowych spowodowana burzliwym przepływem wody lub zawartymi w niej drobinami piasku, iłu, jest minimalna.
Pod tym względem rury te są bezkonkurencyjne w sieciach wodociągowych i kanalizacyjnych.
Tworzywa sztuczne bardzo wolno ulegają też instrukcji.
Zjawisko dyfuzji tlenu w rurach z tworzyw sztucznych polega na przenikaniu gazowego powietrza przez ścianki rur do wody instalacyjnej, skutkiem czego może być przyspieszona korozja metalowych elementów instalacji, a także (w instalacjach c.o.) zapowietrzanie się grzejników.
Wielkość dyfuzji tlenu zależy w dużej mierze od temperatury i grubości ścianki przewodu oraz od rodzaju materiału z jakiego przewód jest wykonany.
Substancjami mogącymi teoretycznie wpływać na pogorszenie się jakości wody w kontakcie z tworzywami sztucznymi są modyfikatory (pigmenty, środki smarne, substancje stabilizujące) dodawane do tworzyw sztucznych w procesie produkcyjnym.
Pogorszenie się jakości wody może też nastąpić w wyniku rozpuszczenia się w niej niezwiązanych monomerów (np. chlorku winylu).
Możliwość przenikania powyższych substancji do wody pitnej spowodowała potrzebę ich selekcji pod względem zdrowotnym.
Obecnie każdy wyrób z tworzywa sztucznego stosowany w instalacjach sanitarnych musi posiadać aprobatę Państwowego Zakładu Higieny.
Działania PZH doprowadziły w ostatnich dekadach do znacznych zmian w technologiach produkcji tworzyw.
Zawartość wolnego CV w wodzie pitnej uważana za całkowicie bezpieczną dla zdrowia wynosi według badań amerykańskich 5µg/dm3.
Badania obejmowały wskaźniki fizyko-chemiczne i bakteriologiczne wody.
Uzyskane wyniki wykazały, że woda transportowana rurami z PVC nie budziła zastrzeżeń pod względem sanitarno-higienicznym.
Badanie tworzyw sztucznych jest podobne do badań wytrzymałościowych metali.
Dzięki temu możliwe jest porównanie obu grup materiałowych według jednolitych kryteriów.
Współczynnik rozszerzalności cieplnej - jest to stosunek wydłużenia próbki materiału do długości początkowej przy wzroście temperatury o 1 stopień K.
Temperatura kruchości - jest to temperatura, w której tworzywo traci swoje właściwości plastyczne i staje się kruche.
Moduł sprężystości - jest to zależność pomiędzy naprężeniem a odkształceniem danej próbki w obszarze proporcjonalności podana w N/mm2.
Temperatura mięknięcia (Vicat) - badana jest przy pomocy stalowej igły o powierzchni 1 mm2 wciskanej pod obciążeniem 5 kg w materiał próbki, przy zmiennej temperaturze.
tags: #chlorowany #polichlorek #winylu #właściwości #wytrzymałościowe #zginanie
